일본이 CNF(Cellulose Nano Fiber)를 저가에 생산할 수 있는 프로세스 개발에 나섰다.
일본 경제산업성은 CNF 제조공법을 비약적으로 개선함으로써 코스트를 대폭 저감하고 용도 개척에 박차를 가하는 것을 목표로 하고 있다.
집중적으로 추진해온 리그노 CNF 생산기술 개발은 2019년 완료해 다음 단계로 기술개발의 초점을 리그노 CNF를 포함한 CNF 전체의 사회 적용 가속화로 확장할 계획이며 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)를 통한 위탁 및 보조사업으로 실시할 방침이다. 기간은 2020년부터 5년간으로 설정하고 있다.
CNF는 목질 바이오매스를 원료로 생산하며 강철의 20% 정도로 가볍지만 강도가 5배 이상 강할 뿐만 아니라 이산화탄소(CO2) 배출량 감축에 기여하는 고기능 소재로 주목받고 있다.
현재 식품 증점제와 화장품 보습제, 잉크 첨가제 등으로 실용화됐으나 자동차나 건축소재 등 특유의 강점을 활용할 수 있는 대규모 용도에는 투입되지 못하고 있다.
CNF는 나무를 구성하는 섬유를 나노 수준으로 얇게 풀어내 얻고 있다.
셀룰로스(Cellulose) 섬유는 수소 결합을 통해 견고하게 결합되기 때문에 필요한 에너지도 큰 편이어서 과거 가격이 kg당 1만엔을 넘기도 했다.
최근에는 절반 이하로 낮아졌으나 1000엔까지 낮추지 않으면 용도 개발에 속도가 붙지 않을 것으로 판단되고 있다.
CNF 제조공법은 △촉매나 산 등으로 수소 결합을 풀어내 믹서 등으로 나노화하는 화학적 해섬법 △기계를 사용해 원료를 물리적 힘으로 미세화하는 기계적 해섬법 △셀룰로스를 분산시킨 액체를 고속으로 충돌시켜 물 운동 에너지와 충돌의 충격으로 해섬하는 수충돌 해섬법 등으로 구분된다.
일본 경제산업성은 기존 프로세스 개선을 통한 제조코스트 감축 가능성을 모색하고 있으며 양산 효과가 기대되는 이용기술 개발 및 안전성 평가 기반기술 개발에도 나서고 있다.
2020년 신규사업으로 예산을 6억6000만엔 계상한 것으로 파악되고 있다.
그동안은 목질 바이오매스에서 CNF를 분리 및 정제하는 과정에서 리그닌을 일부러 완전히 제거하지 않은 리그노 CNF 생산기술 개발에 집중했다.
리그노 CNF는 석유화학 베이스 수지와 친화성이 높고 복합소재에 응용하면 CNF 단독으로 사용했을 때보다 분산성과 강도, 내열성을 높일 수 있고 공정을 간소화할 수 있기 때문에 에너지 절감 및 코스트 저감 효과도 있는 것으로 알려졌다.
CNF 강화수지 실증 생산설비 가동에 성공하고 런닝화 밑창(Sole)에 채용되는 등 실적을 거둠으로써 프로젝트를 완료했으며 실용화가 가능한 수준으로 코스트를 저감할 수 있다는 판단 아래 기술개발 단계를 기존 리그노 CNF에서 모든 CNF로 확대해 코스트 저감을 통한 사회 적용 가속화로 업그레이드할 계획이다. (K)